云微物理参数化对东亚近海热带气旋活动模拟的影响

基于CWRF模式（Climate Extension of Weather Research and Forecast Model）结果,探讨了8种云微物理参数化方案对1986—2015年间东亚近海热带气旋的空间分布、频数及强度模拟的影响。结果发现：CWRF模式中各云微物理参数化方案模拟的热带气旋频数普遍较观测偏少,其模拟的强度相比观测也偏弱;热带气旋的空间分布和频数对云微物理参数化方案的选择较为敏感,而云微物理方案的选择对热带气旋强度的模拟影响不大;Morrison方案和Morrison-a方案模拟的热带气旋空间分布更接近于观测,但对热带气旋频数及强度的年际变化趋势模拟得较差,而GSFCGCE方案的TS评分及强度、频数的相关系数均较其他方案偏高。综合来看,采用GSFCGCE方案模拟热带气旋活动总体最优。进一步分析发现,相较于Morrison方案和Thompson方案,考虑气溶胶影响的Thompson-a和Morrison-a方案不仅可以有效提高对热带气旋频数及空间分布的模拟能力,还对热带气旋频数及强度年际变化趋势的模拟能力也有所提升。     

积云对流参数化对东亚近海热带气旋活动模拟的影响

基于CWRF高分辨率模式的模拟结果,探讨了8种积云对流参数化方案对1986—2015年间东亚近海热带气旋的路径、频数及强度模拟的影响。结果发现:采用Kain-Fritsch方案模拟的热带气旋活动的空间分布与JTWC统计结果最接近。KF方案模拟的热带气旋生成频数(强度)明显高(强)于其他积云对流参数化方案,而BMJ方案模拟的热带气旋生成频数(强度)明显低(弱)于其他积云对流参数化方案。进一步分析发现,采用优化集合积云参数化方案(ECP)模拟热带气旋频数、ACE指数以及PDI指数的年际变化趋势较好,而采用KF积云对流参数化方案对热带气旋空间分布、频数及强度的模拟总体最优。     

基于CWRF的中国近海热带气旋集合模拟及其对物理参数化方案的敏感性研究

为评估CWRF模式的降尺度能力和其热带气旋模拟对物理参数化方案的敏感性,本文利用ERI再分析资料驱动CWRF在30km网格上对1982-2016年中国近海热带气旋开展了一次集合模拟.结果表明:CWRF与ERI均能模拟出热带气旋的季节变化和年际变化形势且均存在低估,但相较ERI,CWRF的降尺度技术和集合模拟可以再现更多...     

CWRF对中国近海热带气旋活动季节和年际变化及环境场影响的模拟

利用欧洲中期天气预报中心的ERA-Interim再分析资料驱动CWRF模式对1982-2016年中国近海的热带气旋活动进行了模拟,分析了CWRF对热带气旋频数季节、年际变化和路径的模拟能力,并探讨了环境场模拟对热带气旋模拟的影响.结果 表明:CWRF能够合理模拟热带气旋频数的季节和年际变化,但模拟的频数较观测总体偏低,...     

对流参数化影响热带气旋的模拟研究

利用GRAPES-TCM模式对2008年登陆我国的9个热带气旋(TC)进行了44次试验,分析了积云对流参数化方案Kain-Fritsch (KF)方案与Betts—Miller-Janjic(BMJ)方案对TC预报的影响.结果表明,KF方案预报TC的总体效果要好于BMJ方案,BMJ方案的优势主要体现在对强TC强度的预报.不同的对流参数化方案对TC路径的影响没有明显差异,但对TC强度和降水的影响与TC初始强度有关;不同的对流参数化方案预报的TC强度和降水强度各不相同,但不同方案预报TC强度的差异与TC降水强度的差异基本一致.采用不同的对流参数化方案预报TC强度和降水随着TC初始强度的不同而表现出不同的特点.     

地形和边界层摩擦对登陆热带气旋路径和强度影响的研究

采用准地转的正压模式, 研究了无非绝热加热时地形和边界层摩擦对登陆热带气旋路径和强度的影响.结果表明: 地形作用对登陆热带气旋西北移动路径的影响比较明显, 而对登陆热带气旋强度的影响不明显; 边界层摩擦可以通过改变热带气旋X方向上和Y方向上的移动速度以及改变热带气旋水平环流结构对登陆热带气旋西北移动路径产生一定的影响, 边界层摩擦对登陆热带气旋强度的影响非常明显, 其中摩擦是造成登陆热带气旋强度迅速减弱的一个重要因素.     

对南海热带气旋近海加强机理个例模拟研究

利用具有完备物理过程的中尺度模式MM5对发生于南海的0214号热带气旋(TC)“黄蜂”进行高分辨率的数值模拟,以此来研究热带气旋在近海发展为强热带风暴过程中结构变化对强度的作用,并对近海加强的内部动力机理做一些探讨。模拟结果发现在加强阶段,气旋环流中存在类似于涡旋Rossby波性质的波动在西北侧对流激发下绕中心逆时针传播,波动与眼墙区对流带相耦合,使得眼区趋于闭合;中尺度涡旋系统的轴对称化过程,通过与对称环流系统非线性相互作用,向气旋环流提供能量,其自身也得到维持与发展。这些结构的变化对TC近海加强和登陆后迅速减弱都产生了重要的影响。     

影响防城港市的热带气旋灾害评估方法

对1970-2003年影响防城港市的热带气旋造成的灾情进行定量评估研究，应用灾情指数，客观划分灾情等级，用来表示受灾程度，利用逐步回归方法，建立影响防城港市的热带气旋灾情定量评估和预估方法。     

GRAPES_TCM模式对影响浙江省热带气旋风力的预报评估

基于2006—2011年热带气旋影响时浙江省气象站实测风力和上海台风研究所GRAPES_TCM模式输出资料分析得出:模式地形高度与实际差异越大则直接输出风速平均误差越大,通过对浙江沿海模式地形高度误差绝对值在10 m以内的站点进行风力预报评估,结果发现:12~72 h模式直接输出风速存在一定的系统性误差。模式对浙江沿海站点风力预报的TS评分随风力等级的提高而降低,主要缘于空报率的增大。BS评分则表明,模式对越强的风力越有过度预报的倾向。模式20时预报的TS评分一般好于08时,主要得益于漏报率的降低。经MOS释用后可以在一定程度上提高站点风力预报与实况的正相关和预报稳定性,同时提高不同等级风力预报的TS评分;12、24 h模式站点,6级以上风力预报能力与主观预报相当。     

CWRF对青藏高原气温和降水模拟效果的综合评估

利用CWRF(Climate-Weather Research and Forecasting model)对中国区域气候的31 a多物理集合模拟试验,分析了该模式对青藏高原气温和降水的模拟效果及其对水平分辨率和物理过程参数化方案的敏感性.结果表明:1)CWRF降尺度全面改善了全球模式对高原气温和降水的模拟,使气温年循...     

不同边界层方案对一次华北暴雨数值模拟的敏感性研究

以2010年8月17—19日华北地区的暴雨事件为研究对象,采用中尺度数值模式WRF,通过8个数值实验测试暴雨事件模拟结果对不同边界层方案的敏感性。结果表明,采用不同边界层方案的模拟结果存在明显差异。分辨率为12 km时,7个边界层方案实验均模拟出类似观测的四处较强降水,但模拟得到的降水强度和强降水中心位置与实况有所差异,NOPBL实验模拟的雨带收缩,降水相对其他模拟实验较少且更为集中。分辨率为4 km时,采用边界层方案的7个实验均可见小尺度降水结构,模拟出较多虚假降水中心,而在NOPBL试验中降水的小尺度结构不明显。检验表明:分辨率为12 km时,MYJ试验的TS评分、相关系数和误差分析等整体表现最优,分辨率为4 km时,Bou Lac试验整体表现最优。与NOPBL试验相比,加入MYJ边界层方案后,模拟的水汽输送增加、上升运动及涡散度绝对值增大。     

塔克拉玛干沙漠腹地大气边界层参数化方案的模拟评估

沙尘起沙、沉降、传输均受到沙漠地区大气边界层条件的制约。沙漠地区观测资料匮乏,限制大气边界层模拟效果的检验和评估。利用WRFV3.7.1中尺度数值模式中5种边界层参数化方案(ACM2、BL、MYJ、MYNN2.5、YSU),模拟2014年4月塔克拉玛干沙漠大气边界层特征,并与塔中80 m塔及风廓线雷达晴朗天气下的观测资料对比分析。结果表明:5种方案均能模拟出近地面气温及地表温度,边界层高度,感热、潜热、地表热通量的变化趋势,但未能模拟出边界层风速的日变化趋势,温风湿廓线能较好的反映晴日沙漠地区边界层结构的变化特征,但未模拟出风速随高度变化趋势。沙漠地区下垫面干燥,热容量低,晴天极易形成对流不稳定边界层,非局地湍流参数化方案,ACM2方案是沙漠地区大气边界层模拟较为合理的选择。     

东中国海黑潮影响热带气旋强度的观测分析和数值模拟

采用1982—2008年高分辨率海温资料及日本气象厅热带气旋资料,对6—8月经过东海黑潮海区的热带气旋进行统计,发现经过该关键海区的热带气旋中有30%的热带气旋强度加强,而其中沿黑潮暖舌方向的热带气旋中有90%的个例出现增强趋势。对其中迅速加强的热带气旋进行合成分析,发现黑潮暖舌区的热通量增加对此类热带气旋的强度起到重要的促进作用。选取热带气旋个例Noguri为研究对象,通过中尺度数值模式再现其经过黑潮暖舌区加强的过程,并设计两组试验来进一步探究东海黑潮暖舌对台风强度的影响。模拟研究表明,黑潮暖舌对热带气旋强度的增强作用要强于热带气旋引起的冷水上翻所产生的减弱作用,东海黑潮暖舌主要通过增强海表面热通量来增强台风对流发展从而促使台风加强。     

数值模式中的大气边界层参数化方案综述

大气边界层对下垫面和自由大气之间的热量、动量和物质交换以及全球辐射的收支平衡有着非常重要的作用,数值模式中对边界层的模拟需要通过参数化方案表现出来。综述了数值模式中常用的边界层参数化方案,从闭合框架以及边界层内的重要物理过程这两个方面对各类方案进行了总结,并讨论了边界层参数化方案的发展方向。     

近71a影响黑龙江省热带气旋统计特征分析

利用中国气象局上海台风研究所整编的1949—2019年热带气旋数据,统计分析近71 a影响黑龙江省的热带气旋发生时间、频率、强度、移动路径等特征。结果表明：近71 a影响黑龙江的热带气旋共有77个,平均1.08个·a^-1,其中有28 a没有热带气旋影响黑龙江;近10 a是黑龙江受热带气旋影响的活跃期,西北太平洋生成的热带气旋频数与影响黑龙江的频数没有直接相关关系,出现El Ni1o或La Ni1a现象时对影响黑龙江的热带气旋起抑制作用;热带气旋影响黑龙江最早出现在5月,最晚出现在9月,8月出现频率最高,“七下八中下”是每年的活跃阶段;在强度上,影响黑龙江的超强台风居多,但近年趋于减少,更多低级别的热带气旋可维持较长生命史北上产生影响;牡丹江市为黑龙江最易受热带气旋影响的地区;按移动路径可将影响黑龙江的热带气旋分为两类,分别为北上热带气旋和偏东路径热带气旋,其中北上热带气旋又可进一步分为七类,其中经朝鲜半岛东转向出现的频次最多,但对黑龙江影响相对较小;经朝鲜半岛北上和高纬东转向更容易给黑龙江带来严重的风雨影响。     

Asymmetric distribution of convection in tropical cyclones over the western North Pacific Ocean

Forecasts of the intensity and quantitative precipitation of tropical cyclones(TCs) are generally inaccurate, because the strength and structure of a TC show a complicated spatiotemporal pattern and are affected by various factors. Among these, asymmetric convection plays an important role. This study investigates the asymmetric distribution of convection in TCs over the western North Pacific during the period 2005–2012, based on data obtained from the Feng Yun 2(FY2)geostationary satellite. The asymmetric distributions of the incidence, intensity and morphology of convections are analyzed.Results show that the PDFs of the convection occurrence curve to the azimuth are sinusoidal. The rear-left quadrant relative to TC motion shows the highest occurrence rate of convection, while the front-right quadrant has the lowest. In terms of intensity, weak convections are favored in the front-left of a TC at large distances, whereas strong convections are more likely to appear to the rear-right of a TC within a 300 km range. More than 70% of all MCSs examined here are elongated systems, and meso-β enlongated convective systems(MβECSs) are the most dominant type observed in the outer region of a TC. Smaller MCSs tend to be more concentrated near the center of a TC. While semi-circular MCSs [MβCCSs, MCCs(mesoscale convective complexes)] show a high incidence rate to the rear of a TC, elongated MCSs [MβECSs, PECSs(persistent elongated convective systems)] are more likely to appear in the rear-right quadrant of a TC within a range of 400 km.     

WRF模式边界层参数化方案对西南低涡模拟的影响

应用中尺度数值模式WRF(V3.3版本)选用4种行星边界层参数化方案(YSU、ACM2、MYJ和NOPBL)对2011年6月16—18日造成强降水的西南低涡过程进行敏感性试验,对比分析不同边界层参数化方案对西南低涡过程模拟的影响。模拟结果表明:4种边界层参数化方案均能较好地模拟出西南低涡以及暴雨带的东移,其中YSU方案对低涡路径、强度及降水的总体模拟效果最好。YSU和ACM2方案,与MYJ和NOPBL方案相比,模拟的低涡中心区域正涡度柱和垂直上升运动较强,达到的垂直高度更高。造成这种差异的主要原因是对边界层上的夹卷效应以及垂直混合作用考虑的不同。不考虑边界层作用的NOPBL方案模拟的地表风速异常偏大,造成地表热通量明显偏强、边界层高度偏高。YSU、ACM2和MYJ 3种方案模拟的边界层高度和热通量的日变化比较一致,夜间基本维持少变,白天变化大,其中MYJ模拟的边界层高度和热通量较大,ACM2模拟的较小。地表风速是造成热量输送以及边界层高度模拟差异的主要因子。